第四章 网络互连技术

4.1网络互连的基本概念第四章网络互连技术网络互连将分布在不同地理位置的网络、设备相连接，以构成更大规模的互联网络系统，实现互联网络中的资源共享。互连的网络和设备可以是同种类型的网络、不同类型的网络，以及运行不同低层（网络层以下）网络协议的设备和系统。2/5/20231为什么需要网络互连全球范围的应用需求通信：电子邮件、IP电话、视频会议信息服务：信息和资源共享网络社会化：电子商务、远程教育、远程医疗大大小小、相互独立的网络存在的必然性已有的异种网络的客观存在一个独立网络按层次划分子网的必要性要求屏蔽异种网络的差异，为上层的各种应用提供数据传输和交换平台。第四章网络互连技术2/5/20232网络互连提出的问题如何屏蔽异种网络的差异统一数据格式统一网络地址如何实现全网的数据传输和交换建立跨网络的虚电路网络之间的数据包寻径、转发第四章网络互连技术2/5/20233网络互连的要求网络的不同特点不同的编址方案不同的分段不同的网络访问机制不同的超时差错恢复状态报告路由选择技术用户访问控制连接和无连接服务第四章网络互连技术2/5/20234网络互连的功能基本功能指网络互连所必需的功能，它包括不同网络之间传送数据时的寻址与路由功能选择等功能。扩展功能指当各种互连的网络提供不同的服务类型时所需的功能，它包括协议转换、分组长度变换、分组重新排序及差错检测等功能。第四章网络互连技术2/5/20235LAN－LANLAN－WANLAN－WAN－LANWAN－WAN？网络互连的类型第四章网络互连技术2/5/20236网络互连层次及设备网络层数据链路层物理层传输层表示层会话层应用层OSI层路由器、第三层交换机网桥、第二层交换机中继器、集线器网关互连设备在不同网间存储转发分组在LAN之间存储转发帧在电缆段间复制比特流提供不同体系间互连接口用途使用互连设备实现网络互连时，该层及以下各层协议可以不同。第四章网络互连技术2/5/20237中继器（Repeater):简单解决网络节点太多或电缆不够长问题。如5类双绞线以太网技术规范中最大距离100m，若信号传输距离超过这一长度，不能保证网络接口卡识别它。集线器（Hub）:

也称为多口Repeater。一般，每个文件服务器只有一个网络接口卡，不可能把每个工作站直接连上。集线器解决此问题。信号去噪、放大信号放大无过滤无路径检测或交换网络集中点4.2典型网络互连设备第四章网络互连技术2/5/20238网桥、交换机、路由器：

网桥（Bridge）：工作在OSI参考模型的第二层（数据链路层），基于MAC地址（物理地址）过滤流量。

交换机（Switch）：也称为多口网桥,第二层设备。外观与Hub类似，但内部结构不同。

路由器（Router）:工作在OSI参考模型的第三层（网络层）基于IP地址过滤流量。过量广播信息的流量控制问题可用路由器解决。典型网络互连设备第四章网络互连技术2/5/20239网桥的基本特征

网桥是工作在数据链路层上实现网络互连的设备，它具有以下几个基本特征：能够连接两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络。以接收、存储、地址过滤与转发的方式，实现互连的网络之间的通信。要求互连的网络在数据链路层以上采用相同的协议。可以分隔两个网络之间的广播通信量，有利于改善互联网的性能与安全性。第四章网络互连技术2/5/202310网桥的工作原理第四章网络互连技术网桥201202103104局域网1局域网22/5/202311网桥的分类透明网桥透明网桥由各网桥自己来决定路由选择，而局域网上的各站不负责路由选择。透明网桥的最大优点是容易安装。源路选网桥源路选网桥由发送帧的源节点负责路由选择。即网桥假定了每个节点在发送帧时都已经清楚地知道发往各个目的节点的路由，源节点在发送帧时需要将详细的路由信息放在帧的首部。第四章网络互连技术2/5/202312网桥N.1N.3N.2N.4101205803504(刚加入)网桥连网与“广播风暴”第四章网络互连技术2/5/202313交换技术的定义

在网络上从一个站点到另一个站点之间为数据传输动态建立一条直接连接的路径。网络1网络2网络3网络4第四章网络互连技术2/5/202314帧交换（FrameSwitch）多端口的网桥，两种工作方式：Cut-Through：读到帧的目的地址即转发，速度快，延迟小，不检查包的完整性，坏包也转发Store-and-Forward：收完整帧再转发，延迟大，检查包的完整性，属于可靠传输，支持异种网络互连10MEthernetSwitch、100MEthernetSwitch、10/100MEthernetSwitch4MToken-RingSwitch、16MToken-RingSwitch第四章网络互连技术交换机2/5/202315交换机交换机的每一个端口都扮演一个网桥的角色，而且每一个连接到交换机上的设备都可以享有它们自己的专用信道。随着交换技术的发展，生产出运行在第三层的交换机，称作第三层交换机。第四章网络互连技术2/5/202316交换机与网桥的比较用硬件实现网桥的大部分功能隔离冲突域向不同网络扩散/转发数据帧通过对源地址的学习建立MAC地址表具有8个以上端口适应100M以太网的市场需求第四章网络互连技术2/5/202317交换机和集线器的比较

增加转发效率交换机内保存有每一个网段上所有节点的物理地址，只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效避免网络广播风暴，减少误包和错包的出现。分割网络流量使用交换机连接的交换网络的每一个网段都是一个单独的冲突域，而使用hub连接的共享网络的所有节点则只能共同使用一个网络范围内的冲突域。

第四章网络互连技术2/5/202318路由问题：路径选择如何把这封信发往旧金山？北京上海东京旧金山可选路径北京旧金山北京东京旧金山北京上海东京旧金山香港旧金山第四章网络互连技术2/5/202319谁来完成路径选择工作上海邮局东京邮局旧金山香港？旧金山由邮局组成的邮政系统完成路径选择的全过程由每个邮局进行具体的存储转发工作东京？第四章网络互连技术2/5/202320路径选择依据根据信宿地址确定下一个站点是谁路径选择方法查看邮局各自去往信宿的路由表如何进行路径选择去往旧金山第四章网络互连技术2/5/202321路由器在网际互连中的作用路由器的构成图是直接交付和间接交付的示意图。2/5/2023222/5/202323 路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机，其任务是转发分组。给出了典型的路由器的构成框图。2/5/2023242/5/202325整个的路由器结构可划分为两大部分：路由选择部分和分组转发部分。路由选择部分也叫做控制部分，其核心构件是路由选择处理机。分组转发部分由三部分组成：交换构件、一组输入端口和一组输出端口。下面分别讨论每一部分的组成。在讨论路由选择的原理时，往往不去区分转发表和路由表的区别，而是笼统地使用路由表这一名词。图给出了在输入端口的队列中排队的分组的示意图。我们再来观察在输出端口上出现什么情况，如图所示。2/5/2023262/5/2023272/5/202328路由器(Router)路由器是在物理层上实现多个物理互连的设备。利用IP确定信息包发往哪个网络，在最佳路径上发送数据。路径表(RoutingTable)——保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容.静态路径表(static)动态路径表(Dynamic)状态表(StateTable)——保存线路流量信息平滑通信量第四章网络互连技术2/5/202329第四章网络互连技术与网桥的区别：网桥连接的仍是一个逻辑网络，路由器则将网络分成几个逻辑子网。防止网络“广播风暴”。2/5/202330对网关概念的理解网关的确切定义将两个采用不同协议的网络互连起来，在应用层用软件实现协议转换的系统。 例如： TCP/IPISO/OSI

TCP/IPNovell网关与路由器的混淆两者混用，网关=路由器（早期解释的历史原因）目前厂家生产的路由器产品加载协议转换软件，具有网关功能。第四章网络互连技术2/5/202331网关连接两种类型不同的网络的一种软硬件结合体。可以使用不同的格式、通信协议或结构连接起两个系统。实际上通过重新封装信息以使它们能被另一个系统读取。常见的网关：电子邮件网关IBM主机网关因特网网关局域网网关

第四章网络互连技术2/5/202332总结网络互连是将分布在不同地理位置的网络连接起来，以构成更大规模的互连网络系统，实现在更大范围内对互联网资源的共享。网络互连类型主要有：局域网－局域网互连、局域网－广域网互连、局域网－广域网－局域网互连、广域网－广域网互连。根据网络层次的结构模型，网络互连的层次可分为：在数据链路层实现互连，在网络层实现互连，以及在传输层及以上的各层实现互连。网桥是在数据链路层上实现网络互连的设备，它能够互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络。路由器是在网络层上实现多个网络互连的设备。在一个大型互联网中，经常用多个路由器将多个局域网与局域网、局域网与广域网互连起来。路由器能够为不同子网的计算机之间的数据交换选择适当的传输路径。网关是在传输层及以上高层实现多个网络互连的设备，可以实现不同网络协议之间的转换功能。第四章网络互连技术2/5/202333思考与练习题选择题(1)在网络互连中在网络层实现互连的设备是______。A.中继器B.路由器C.网桥D.网关(2)如果一个单位的两个部门各有一个局域网，那么将它们互连的最简单的方式是使用________。A.中继器B.路由器C.网桥D.网关(3)如果有多个局域网要互连，并希望将局域网的广播信息很好地隔离开来，那么最简单的方法是